JP2017141320A

JP2017141320A - 水道施設用水系ライニング材

Info

Publication number: JP2017141320A
Application number: JP2016021629A
Authority: JP
Inventors: 秀樹坂井; Hideki Sakai; 秀雄笠谷; Hideo Kasatani
Original assignee: Asahi Kasei Advance Corp
Current assignee: Asahi Kasei Advance Corp
Priority date: 2016-02-08
Filing date: 2016-02-08
Publication date: 2017-08-17

Abstract

【課題】塗布乾燥後の塗膜のべたつきを抑えて外観の良好な塗装面を得ることができ、かつ、塗装方式に適した広範囲の粘度範囲に対応できる、一液タイプの水道施設用水系ライニング材を提供することを目的とする。【解決手段】水道施設用水系ライニング材は、水性エマルジョンの１００重量部に対し、ガラスビーズを８重量部以上、５０重量部以下で含み、かつ、増粘剤として平均一次粒子径が５０ｎｍ以下の微粒子径シリカを添加して、Ｂ型粘度計にて２０℃で測定した粘度が、回転数２０ｒｐｍのときに１．０Ｐａ・ｓ以上になるように調整される。【選択図】なし

Description

本発明は、水道施設用水系ライニング材に関するものである。

水道施設には、水道のための取水施設、貯水施設、導水施設、浄水施設、送水施設及び配水施設等がある。これらの施設の内壁面がコンクリートで作られている場合には、経年によりコンクリートの強度が低下して、破損、ひび割れ等の劣化現象がみられる。これを防ぐために、コンクリート表面を保護するものとして、エポキシ樹脂、ＦＲＰライニング材、アクリルウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、セメントモルタル系塗材等からなる種々のライニング材が使用されている。従来のライニング材には、有機溶剤やイソシアネート類及びエポキシ樹脂等が用いられており、作業者によっては、作業中にアレルギー反応を起こしたり、気分を悪くする場合も見受けられる。

近年、水質を安全に保ち、さらに、塗布作業の環境改善のため、有機溶剤やイソシアネート樹脂、エポキシ樹脂を含まない、水系のライニング材が求められてきている。
これに対し、合成樹脂エマルジョンを主成分とした水系の塗装材が提案されている。例えば、特許文献１では、カルボキシ変性スチレン−ブタジエン共重合体、メタクリル酸シクロヘキシル−スチレン共重合体、脂肪酸石けんを主成分とする複合ポリマーエマルジョン中に、酸化珪素、酸化カルシウム、酸化鉄、亜鉛華、グリシンを主成分としてなる主剤を混合した表面塗装材が提案されている。
また、特許文献２では、上記の構成成分に高縮合トリアジン系化合物を含有する添加剤を加えた表面塗装材が提案されている。

これらのエマルジョンを使った塗装材の場合、酸化珪素、酸化鉄、酸化カルシウム等を含むセメントとポリマーエマルジョンとを混合して使用する。このように使用前の混合作業が必要となるため作業性が悪い。また、未使用分は再利用できないため、経済的ロスが発生する等の経済的損失が発生する。

それに対し、一液型水系タイプの塗装材を用いれば、作業環境を悪くすることはなく、作業も非常に手軽にできる。さらに、未使用分は再使用できるため、経済的ロスも少ない等のメリットがあり、非常に好ましい。
しかしながら、水系の塗装材は、２液型の有機溶剤系塗装材やセメントと混合する塗装材に比べ塗膜が軟らかく、塗布乾燥後の塗面がべたつき、汚れが付きやすくなる弊害がある。
また、ライニング材を塗装する方法として、スプレー塗装、ローラー塗り、鏝塗り等があるが、塗装方法により最適な塗装材の粘度範囲が異なり、スプレー塗装では塗液が噴出しやすいようにできるだけ低い粘度領域で、かつ液だれはしない粘度範囲が好ましい。逆に、鏝塗りの場合には、塗装材を鏝にのせて押し広げられるように、ペースト状の高粘度領域が好ましく、ローラー塗りの場合には、両者の中間領域の粘度範囲が好ましい。このような広範囲の粘度領域に塗装材を調製するために、増粘剤が使用される。
低粘度領域で液だれを防止するために増粘剤を使用する場合には、市販の水溶性増粘剤でも使用可能であるが、これらの水溶性増粘剤を使用して鏝塗り用のペースト状になるまで粘度を上げた場合には、塗装材がゲル状になり、塗り広げるのが困難になる。

特公平１−５３９０５号公報特許第３７７９３９１号公報

本発明は、このような従来の実情に鑑みて考案されたものであり、塗布乾燥後の塗膜のべたつきを抑えて外観の良好な塗装面を得ることができ、かつ、塗装方式に適した広範囲の粘度に対応できる、一液タイプの水道施設用水系ライニング材を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、添加剤として酸、アルカリに対し侵されにくく、多量に混合しても粘度が大幅に変化しないガラスビーズを用い、かつ、増粘剤として微粒子径シリカを用いて特定の粘度範囲に調整することにより、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、以下のとおりである。
［１］
水性エマルジョンの１００重量部に対し、ガラスビーズを８〜５０重量部と、平均一次粒子径が５０ｎｍ以下の微粒子径シリカを０．１重量部以上とを含み、Ｂ型粘度計にて２０℃で測定した粘度が、回転数２０ｒｐｍのときに１．０Ｐａ・ｓ以上であることを特徴とする水道施設用水系ライニング材。
［２］
前記ガラスビーズの平均粒子径が、１０μｍ以上であり、かつ、乾燥後の塗布膜厚みよりも小さい、［１］に記載の水道施設用水系ライニング材。
［３］
Ｂ型粘度計にて２０℃で測定した粘度が、回転数２０ｒｐｍのときに１０．０Ｐａ・ｓ以上である、［１］又は［２］に記載の水道施設用水系ライニング材。
［４］
セメントと混合しないで塗布される、［１］〜［３］のいずれか一項に記載の水道施設用水系ライニング材。

本発明の水道施設用水系ライニング材では、添加剤としてガラスビーズを多く混合することにより、乾燥後の塗面のべたつきを抑えられ、また微粒子径シリカを添加して２０℃、回転数２０ｒｐｍでの粘度を１．０Ｐａ・ｓ以上に調整することにより、液だれせず外観良好な塗装面を得ることができる。また、塗装方式に適した広範囲の粘度に対応できる。さらに、このライニング材は、セメントと混合しないで用いる一液タイプのため、使用前の混合作業が不要となり作業性が向上し、また未使用分を再利用することができるため経済的ロスも少なくすることができる。

以下、本発明を実施するための形態（以下、単に「本実施形態」という。）について詳細に説明する。以下の本実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。本発明はその要旨の範囲内で適宜に変形して実施できる。
本実施形態の水道施設用水系ライニング材（塗装材）は、水性エマルジョン１００重量部に対し、ガラスビーズを８重量部以上、５０重量部以下の範囲で添加し、さらに所定の粘度になるように微粒子径シリカを添加したものである。

ここで、水性エマルジョンとしては、特に限定されるものではないが、耐水性及びコンクリートへの密着性が優れたものが好ましく、特に、アクリル樹脂を含む水性エマルジョンが好ましい。また、添加剤配合後の塗装材として高固形分であるほうが液だれを抑えられ、塗装適性に優れている。水性エマルジョンの固形分濃度としては水系ライニング材の固形分が５０重量％以上となるような固形分範囲であることが好ましい。

また本実施形態の水道施設用水系ライニング材は、ガラスビーズを含有する。ガラスビーズは、酸やアルカリに対し侵されにくいため、多くの水道施設用に用いることができる。また、ガラスビーズは他の添加剤を用いた場合に比べ、添加量の増加に伴い発生する塗装材の粘度上昇が非常に小さいため、多くの量を添加することができ、塗膜表面に微小な凹凸を多く形成でき、塗面のべとつきを抑制する効果が高い。

ガラスビーズの種類としては、特に特定されるものではないが、材質として低アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、アルミノ珪酸ガラス等が挙げられる。ガラスビーズの添加量は、水系エマルジョン１００重量部に対し、８重量部以上、５０重量部以下であり、好ましくは１０重量部以上、４０重量部以下である。ガラスビーズの添加量が８重量部より少ないと、塗膜表面のべたつきが残って汚れやすくなる。また、ガラスビーズの添加量が５０重量部を超えると、エマルジョン樹脂に対する比率が高くなりすぎて、塗膜中に微小な亀裂が入り、塗膜物性への悪影響がでてくる。

また、ガラスビーズの粒子径は、１０μｍ以上であり、かつ、乾燥後の塗布膜厚みよりも小さいことが好ましい。ガラスビーズの粒子径は、塗膜面を適度な凹凸とし塗膜表面のベトツキを抑える観点から１０μｍ以上が好ましく、また、塗膜中の微小な亀裂、塗膜物性の悪化を抑制する観点から、乾燥後の塗布膜厚みより小さいことが好ましい。

また塗装材の粘度を調節するために増粘剤が用いられるが、スプレー塗装のような低粘度に粘度調整する場合には、市販の水溶性増粘剤でも支障はないが、鏝塗りのように塗装材を高粘度に調整する場合には、水溶性増粘剤を使用すると塗装材がゲル状になり、塗り広げるのが困難になる。それに対し、平均一次粒子径が５０ｎｍ以下の微粒子径シリカを用いると、高粘度に調整した場合でもある程度の流動性を保ち、滑らかに塗り広げることができる。

ここで、本発明の水系ライニング材が塗布される水道施設としては、水道のための取水施設、貯水施設、導水施設、浄水施設、送水施設及び配水施設等がある。具体的に、取水施設としては取水搭・深井戸・沈砂池等が、貯水施設としては遊水池・溜池等が、導水施設としては導水路・原水調整池等が、浄水施設としては浄水池・消毒設備・粉末活性炭設備・排水処理施設等、送水施設としては調整池等が、配水施設としては配水池・配水搭等が、それぞれ挙げられるが、これに限定されるものではなく、水を貯めるまたは送るための設備および施設全般に対して適用可能である。

本発明のライニング材は、塗布時の液だれを抑えるため、Ｂ型粘度計にて２０℃で測定したときの粘度が、回転数２０ｒｐｍのときに、１．０Ｐａ・ｓ以上であることを必要とし、塗布方式によって、微粒子径シリカの添加量を変えて最適粘度範囲に調整する。例えば、スプレーで塗布する場合には、スプレー詰まりしないように、液だれしない程度の低い粘度が好ましく、具体的には回転数２０ｒｐｍで１．０〜５．０Ｐａ・ｓの範囲内になるように調整するのが好ましい。ローラーで塗布する場合には、塗布時の液だれを抑えるため中粘度領域が好ましく、具体的には回転数２０ｒｐｍで３．０〜１０．０Ｐａ・ｓの範囲になるように調整するのが好ましい。また、鏝で塗布する場合には、できるだけ高粘度にするほうが好ましく、具体的には回転数２０ｒｐｍで１０．０Ｐａ・ｓ以上の粘度範囲になるように調整するのが好ましい。

本発明の水系ライニング材には、上記成分以外に、必要に応じて他の種類の消泡剤、増粘剤、分散剤、着色剤などを配合することができるが、粘度を高くする添加剤の使用量は極力最少量にとどめる必要がある。
本願発明の水系ライニング材の固形分濃度は、５０重量％以上であると、液だれを起こしにくいため好ましい。また、水系ライニング材は１回の塗布厚みを多く必要とするので、できるだけ固形分を高くして乾燥後の塗布厚みを厚くしたほうが好ましい。

以上説明してきたように、本発明の水道施設用水系ライニング材では、ガラスビーズを多量に混合することにより、塗膜表面のべとつきを抑えられる。また、微粒子径シリカの添加量を変えるだけで、低粘度のスプレー塗装用から高粘度の鏝塗り用までの塗装材を調製することができるため、低粘度用のスプレー塗装用塗装材の残液を高粘度用の鏝塗り用塗装材に転用できるので、経済的ロスを少なくすることができる。さらに、このライニング材は、セメントと混合しないで用いる一液タイプのため、使用前の混合作業が不要となり作業性が向上する。また未使用分を再利用することができるため経済的ロスも少なくすることができる。

以下、具体的な実施例及び比較例により本発明を詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、これらの実施例及び比較例によって何ら限定されるものでない。なお、特に断りがない限り、実施例及び比較例中の「部」及び「％」は、質量基準に基づくものである。

＜実施例１〜５＞
アクリル樹脂系エマルジョン（固形分５０％）１００重量部に対し、ガラスビーズ（平均粒子径３２μｍ及び２０μｍ）、微粒子径シリカ（日本アエロジル社製、製品名AEROSIL200,平均一次粒子径１２ｎｍ）、着色顔料、および消泡剤を、表１に示す配合量で混合、撹拌することにより分散させてライニング材を調製した。

＜比較例１＞
アクリル樹脂系エマルジョン（固形分５０％）１００重量部に対し、微粒子径シリカ（日本アエロジル社製、製品名AEROSIL200,平均一次粒子径１２ｎｍ）、着色顔料、および消泡剤を、表１に示す配合量で混合、撹拌することにより分散させてライニング材を調製した。
＜比較例２＞
アクリル樹脂系エマルジョン（固形分５０％）１００重量部に対し、ガラスビーズ（平均粒子径３２μｍ）、着色顔料、および消泡剤を、表１に示す配合量で混合、撹拌することにより分散させてライニング材を調製した。
＜比較例３＞
アクリル樹脂系エマルジョン（固形分５０％）１００重量部に対し、ガラスビーズ（平均粒子径３２μｍ）、水溶性増粘剤（ELEMENTIS社製、製品名R255）、着色顔料、および消泡剤を、表１に示す配合量で混合、撹拌することにより分散させてライニング材を調製した。

実施例及び比較例で得られたライニング材について、粘度測定及び塗装性評価を実施した。各種の物性及び評価は、以下のとおり測定及び評価した。
＜固形分＞
水道施設用水系ライニング材を試料として、アルミ皿に水系ライニング材１ｇを正確に秤量した。その後、恒温乾燥機で１０５℃にて３時間乾燥させ、シリカゲルを入れたデシケーター中で３０分間放冷した後に精秤した。乾燥後質量を乾燥前質量で除した割合を固形分濃度（％）とした。

＜粘度＞
Ｂ型粘度計（ローターＮｏ．６４）にて、２０℃における粘度を、２０ｒｐｍの回転数にて測定した。

＜施工性＞
石膏ボードの上に素地調整剤（旭化成ジオテック株式会社製「エポマーＷ−１００」）を１．２ｋｇ／ｍ^２の塗布量にて塗布し、２４時間室温で乾燥させた。その後、ボードを略垂直に立てた状態で、素地調整剤表面に、塗装材をｗｅｔ塗膜厚み１５０〜１６０μｍ（＝乾燥後の塗膜厚み：約８０μｍ）になるように塗布した。塗布方法及び判定基準は次の通りである。
（塗装方法）
・スプレー塗装：重力式カップを取り付けたスプレーガン（ノズル口径：１．３ｍｍ）を用いて、エアー圧０．３Ｍｐａにて塗装を行った。
・ローラー塗り：ローラー（手丈１３ｍｍ）を使用して塗装を行った。
・鏝塗り：市販の鏝を使用して塗装を行った。
（判定基準）
ａ）液たれ性
○：液たれがほとんど見られない
×：液たれスジが発生
ｂ）作業性
○：たれ、詰まりがなく、スムーズに塗布できる
×：塗装材が溜まって、押し広げにくい
ｃ）塗膜表面のべたつき性：塗布後、室温下にて１週間放置したのち、塗膜表面を指で押しつけ、以下の基準にて判定した。
○：押し付けた指を離すとき、指が塗面に全くくっつかない
×：押し付けた指を離すとき、指が塗面にくっつく

実施例１〜５、比較例１〜３で得られたライニング材について、配合量、各種の物性及び評価結果を表１に示す。

表１から明らかなように、水性エマルジョン１００重量部に対してガラスビーズを１０〜４０重量部配合し、着色顔料、消泡剤を添加後、微粒子径シリカを添加して２０ｒｐｍにおける粘度を１．０Ｐａ・ｓよりも大きくなるように粘度調整した実施例１〜５は、塗装時の液だれはなく、作業性も良好で、塗膜表面のべたつきもみられず、良好な塗膜を形成した。

これに対し、ガラスビーズを配合しなかった比較例１では、塗膜表面のベタツキがみられた。また、水性エマルジョンにガラスビーズ、着色顔料、消泡剤を配合後、増粘剤で粘度調整しなかった比較例２では、２０ｒｐｍにおける粘度が１．０Ｐａ・ｓ未満となり、スプレー塗装後に液たれがみられ塗面外観不良となった。また、水性エマルジョンにガラスビーズ、着色顔料、消泡剤を配合後、水溶性増粘剤を添加して２０ｒｐｍにおける粘度を１０．０Ｐａ・ｓ以上になるように調整した比較例３では、塗装材がゲル状になり、鏝塗り時に塗装材が溜まってきれいに押し広げることができなかった。

このように、ガラスビーズを所定量配合し、増粘剤として微粒子径シリカを使用して適切な粘度範囲に調整することにより、液たれ性、作業性、塗面べとつき性ともに満足する水性ライニング材を得ることができることが確認された。

本発明に係る水道施設用水系ライニング材によれば、添加剤としてガラスビーズを多量に配合し、増粘剤として微粒子シリカ径を使用して適切な粘度範囲に調整することにより、液たれ性、作業性、塗面べとつき性ともに満足する水性ライニング材を得ることができる。さらに、このライニング材は、セメントと混合しないで用いる一液タイプのため、使用前の混合作業が不要となり作業性が向上する。また未使用分を再利用することができるため経済的ロスも少なくすることができる。

Claims

水性エマルジョンの１００重量部に対し、ガラスビーズを８〜５０重量部と、平均一次粒子径が５０ｎｍ以下の微粒子径シリカを０．１重量部以上とを含み、Ｂ型粘度計にて２０℃で測定した粘度が、回転数２０ｒｐｍのときに１．０Ｐａ・ｓ以上であることを特徴とする水道施設用水系ライニング材。
前記ガラスビーズの平均粒子径が、１０μｍ以上であり、かつ、乾燥後の塗布膜厚みよりも小さい、請求項１に記載の水道施設用水系ライニング材。
Ｂ型粘度計にて２０℃で測定した粘度が、回転数２０ｒｐｍのときに１０．０Ｐａ・ｓ以上である、請求項１又は２に記載の水道施設用水系ライニング材。
セメントと混合しないで塗布される、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の水道施設用水系ライニング材。